+86-757-8128-5193

Expozitie

Acasă > Expozitie > Conţinut

electronica imprimate

Electronica imprimate este un set de tipărire metode utilizate pentru a crea dispozitive electrice pe diferite substraturi. De imprimare utilizează în mod obișnuit echipamente de imprimare comune adecvate pentru a defini modele pe materiale, cum ar fi imprimarea de ecran , flexografie , gravurii , litografia de offset și cu jet de cerneală . Prin standardele industriei electronice, acestea sunt procese low cost. Cerneluri electronice sau optice electrice funcționale sunt depuse pe substrat, creând dispozitive active sau pasive, cum ar fi tranzistoarele cu peliculă subțire ; condensatoare; bobine; rezistențe . Electronică imprimate este de așteptat pentru a facilita pe scară largă, cu costuri foarte mici, electronica cu emisii reduse de performanță pentru aplicații cum ar fi display - uri flexibile , etichete inteligente , postere decorative și animate, și îmbrăcăminte activă , care nu necesită o înaltă performanță. [1]

Partea electronică pe termen imprimat este adesea legată de electronică organică sau electronică din material plastic , în care unul sau mai multe cerneluri sunt compuse din compuși pe bază de carbon. Acești alți termeni se referă la materialul de cerneală, care pot fi depuse prin procedee bazate pe soluții, vacuum pe bază sau de altă natură. Electronică imprimate, în contrast, specifică procesului, și, sub rezerva cerințelor specifice ale procesului de imprimare selectat, se poate utiliza orice material pe bază de soluție. Aceasta include semiconductorii organici , anorganici   semiconductorii , conductori metalici, nanoparticule , nanotuburilor , etc.

Pentru prepararea de electronice imprimate sunt folosite aproape toate metodele de imprimare industriale. Similar cu imprimare convenționale, electronice imprimate aplică straturi de cerneală unul deasupra altuia. [2] Deci , dezvoltarea coerentă a metodelor de imprimare și materialele de cerneală sunt sarcini esențiale din domeniu.

Cel mai important beneficiu al imprimării este low-cost cu o schimbare de volum de fabricatie. Costul mai mic permite utilizarea în mai multe aplicații. [3] Un exemplu este RFID -sisteme, care permit identificarea fără contact în comerț și transport. În unele domenii, cum ar fi diode emițătoare de lumină de imprimare nu are impact asupra performanței. [2] Imprimarea pe substraturi flexibile permite electronică să fie plasate pe suprafețe curbe, de exemplu, punerea celule solare pe acoperișuri pentru vehicule. Mai tipic, semiconductori conventionale justifica costurile mult mai mari, oferind performanțe mult mai mari.

Rezoluția, înregistrarea, grosime, gauri, materiale [ edit ]

Rezoluția maximă necesară a structurilor în tipărirea convențională este determinată de ochiul uman. Element de dimensiuni mai mici decât aproximativ 20 pm nu pot fi distinse de ochiul uman și , prin urmare depășesc capacitățile proceselor de imprimare convenționale. [4] Prin contrast, o rezoluție mai mare și mai mici , structurile sunt necesare in mare parte de imprimare electronică, deoarece acestea afectează în mod direct densitatea de circuit și funcționalitate ( în special tranzistori). O cerință similară este valabilă pentru precizia cu care straturile sunt imprimate pe partea de sus a reciproc ( un strat la înregistrare).

Controlul grosimii, găuri, și compatibilitatea materialului (umectare, adeziune, solvatare) sunt esențiale, dar materia în tipărirea convențională numai în cazul în care ochiul le poate detecta. Pe de altă parte , impresia vizuală este irelevantă pentru electronice imprimate. [5]

Tehnologii de imprimare [ edit ]

Atragerea tehnologiei de imprimare pentru fabricarea de produse electronice rezultă în principal din posibilitatea de a pregăti stive de straturi structurate micro (și, dispozitive de tip film subțire) , într - un mod mult mai simplu și rentabil , comparativ cu electronica conventionala. [6] De asemenea, capacitatea de a implementa funcționalități noi sau îmbunătățite ( de exemplu , flexibilitate mecanică) joacă un rol. Selectarea metodei de imprimare utilizată este determinată de cerințele privind straturile imprimate, de proprietățile materialelor tipărite precum și considerații economice și tehnice ale produselor tipărite finale.

Tehnologiile de imprimare diviza între coli pe bază și roll-to-roll abordări bazate pe. Pe bază de coli cu jet de cerneală și ecran de imprimare sunt cele mai bune pentru volum redus, de lucru de mare precizie. Gravurii , ofset și imprimare flexografică sunt mai frecvente pentru producția de volum mare, cum ar fi celulele solare, ajungând la 10.000 de metri pătrați pe oră (mp / h). [4] [6] În timp ce offset și imprimarea flexografică sunt utilizate în principal pentru anorganic [7] [8] și organică [9] [10] conductori (acesta din urmă , de asemenea , pentru dielectrici), [11] gravurii de imprimare este potrivit în special pentru calitate- straturi sensibile , cum ar fi semiconductori de organice și semiconductoare / dielectric interfețe în tranzistori, datorită calității ridicate strat. [11] În cazul în care este necesară o rezoluție ridicată, gravurii este de asemenea potrivit pentru anorganic [12] și organică [13] conductori. Organice tranzistori cu efect de câmp și circuite integrate pot fi preparate complet prin intermediul unor metode de masă de imprimare. [11]

Inkjets sunt flexibile și versatil, și poate fi configurat cu un efort relativ scăzut. [14] Cu toate acestea, inkjets oferă debit mai mic de aproximativ 100 m 2 / h și o rezoluție mai mică (circa 50 pm). [4] Este adecvată pentru joasă vâscozitate , materiale solubile , cum ar fi de semiconductoare organice. Cu materiale de înaltă viscozitate, cum ar fi dielectrici organici și particule disperse, cum ar fi cerneluri metalice anorganice, cu dificultăți din cauza înfundarea duzelor apar. Deoarece cerneala este depus prin picaturi, grosimea și dispersia omogenitate este redusă. Folosind mai multe duze simultan și de pre-structurare a substratului permite îmbunătățirea productivității și rezoluția, respectiv. Cu toate acestea, în metodele de bază non-tipar ultim caz , trebuie să fie folosită pentru etapa actuală patterning. [15] de imprimare cu jet de cerneală este de preferat semiconductori organici în organice cu efect de câmp tranzistori (OFETs) și diode emițătoare de lumină organice (OLED - uri), dar , de asemenea , complet OFETs preparate prin această metodă au fost demonstrate. [16] Frontplanes [17] și backplanes [18] OLED-display - uri, circuite integrate, [19] celule fotovoltaice organice (OPVCs) [20] și alte dispozitive pot fi preparate cu inkjets.

Imprimare ecran este adecvat pentru fabricarea electrice și electronice , datorită capacității sale de a produce straturi groase, cu model din materiale sub formă de pastă. Această metodă poate produce linii conductoare din materiale anorganice ( de exemplu , pentru plăcile cu circuite și antene), dar , de asemenea , de izolare și pasivare straturi, în care un strat cu grosimea este mai importantă decât rezoluția înaltă. Tranzitată 50 mp / h și o rezoluție de 100 um sunt similare cu inkjets. [4] Această metodă versatil și relativ simplu este folosit în principal pentru straturi conductoare și dielectrice, [21] [22] , dar și de semiconductoare organice, de exemplu , pentru OPVCs, [23] și chiar OFETs complet [17] pot fi imprimate.

Aerosol cu jet de imprimare ( de asemenea , cunoscut sub numele de Maskless mezoscalari Materiale sau Deposition M3D) [24] este o altă tehnologie de materiale de depunere pentru electronica imprimate. Procesul Aerosol Jet începe cu atomizarea o cerneală, care poate fi încălzit până la 80 ° C, producând picaturile de ordinul unu la doi micrometri în diametru. Picăturile atomizate sunt antrenate într - un curent de gaz și livrate la capul de imprimare. Aici, un flux inelar de gaz curat este introdus în jurul fluxului de aerosoli să se concentreze picăturile într - un fascicul strans colimată de material. Curenții de gaz combinate ieșiți din capul de imprimare printr - o duză convergentă , care comprimă fluxul de aerosol la un diametru cât mai mic de 10 pm. Jetul de picături iese din capul de imprimare cu viteză mare (~ 50 metri / secundă) și se așază pe substrat. Interconectări electrice, pasive și componente active [25] sunt formate prin deplasarea capului de imprimare, echipat cu un opritor mecanic / pornire obturator, în raport cu substratul. Modelele de rezultate pot avea caracteristici variind de la lățime de 10 pm, cu grosimi de strat de la zeci de nanometri până la> 10 pm. [26] Un cap lat de imprimare duză permite patternuri eficientă a caracteristicilor electronice de dimensiuni milimetrice și aplicații de acoperire de suprafață. Toate imprimarea se face fără utilizarea unor camere de vid sau de presiune și la temperatura camerei. Viteza ridicată de ieșire a jetului permite o separare relativ mare între capul de imprimare și substrat, în mod obișnuit de 2-5 mm. Picăturile rămân strâns concentrat peste această distanță, rezultând în capacitatea de a imprima modele CONFORMAL peste trei substraturi dimensionale. In ciuda vitezei ridicate, procesul de imprimare este blând; daune substrat nu se produce și nu există , în general , nu stropii sau din picăturile surplusului de pulverizare. [27] Odată ce patternuri este completă, cerneala imprimată necesită în mod tipic post - tratament pentru a atinge proprietăți electrice și mecanice finale. Post-tratament este determinată mai mult de combinația de cerneală și substrat specific decât prin procesul de imprimare. O gamă largă de materiale a fost depus cu succes procesul Aerosol Jet, inclusiv paste de film gros diluate, polimeri termorigide , cum ar fi epoxidici-UV curabile, și polimeri pe bază de solvenți , cum ar fi poliuretan și poliimide și materiale biologice. [28]

Imprimare de evaporare utilizează o combinație de ecran de imprimare de înaltă precizie , cu vaporizarea material pentru a imprima caracteristici la 5 pm . Această metodă utilizează tehnici , cum ar fi, de e-fascicul termic, prin pulverizare catodică și alte tehnologii tradiționale de producție pentru a depozita materiale printr - o mască de mare precizie umbra (sau tipar) , care este înregistrat pe substrat mai mic de 1 micrometru. Desene sau modele diferite , formarea unui strat mască și / sau materiale de adaptare, circuite fiabile, rentabile pot fi construite aditiv, fără utilizarea de fotolitografie.

Alte metode cu similitudini cu imprimarea, printre ei de imprimare microcontact și litografia nano-amprenta sunt de interes. [29] straturi Aici, μm- și de dimensiuni nm, respectiv, sunt preparate prin metode similare ștanțare cu forme moi și dure, respectiv. Adesea , structurile actuale sunt preparate subtractively, de exemplu , prin depunerea de măști etch sau prin procese-lift off. De exemplu, pot fi preparate electrozi pentru OFETs. [30] [31] Sporadic imprimare tampon este utilizat într - o manieră similară. [32] Din când în când așa-numitele metode de transfer, în cazul în care straturile solide sunt transferate dintr - un purtător pe substrat, sunt considerate electronice imprimate. [33] Electrofotografie este în prezent , nu este utilizat în domeniul electronicii imprimate.

Materiale [ edit ]

Ambele materiale organice și anorganice sunt utilizate pentru electronice imprimate. Cerneală Materialele trebuie să fie disponibile în formă lichidă, pentru soluție, dispersie sau suspensie. [34] Ei trebuie să funcționeze ca conductori, semiconductori, izolatori sau izolatoare. Costurile de material trebuie să fie apt pentru aplicație.

Funcționalitate electronică și printabilitate pot interfera unele cu altele, emiterea de mandate de optimizare atentă. [5] De exemplu, o greutate moleculară mai mare în polimeri îmbunătățește conductivitate, dar scade solubilitatea. Pentru imprimare, vâscozitatea, tensiunea superficială și conținutul de solid trebuie să fie bine controlat. Interacțiuni încrucișate în strat , cum ar fi de umectare, adeziune, și solubilitate precum și procedurile de uscare post-depunere afectează rezultatul. Aditivii folosiți des în cerneluri tipografice convenționale nu sunt disponibile, deoarece acestea învinge de multe ori funcționalitatea electronică.

Proprietățile materialului determină în mare măsură diferențele dintre produse electronice tipărite și convenționale. Materiale imprimabile oferă avantaje decisive lângă imprimabilitatea, cum ar fi flexibilitatea mecanică și ajustarea funcțională prin modificarea chimică ( de exemplu , culoarea luminii în OLED - uri). [35]

Conductori imprimate oferă mai mici de conductivitate și taxa de mobilitate purtătoare. [36]

Cu câteva excepții, materiale anorganice de cerneală sunt dispersii din materiale metalice sau semiconductoare micro- și nano-particule. Nanoparticule semiconducting utilizate includ siliciu [37] și oxid de semiconductoare. [38] Siliciul este de asemenea imprimate ca precursor organic [39] , care este apoi transformat prin piroliza și recoacere în siliciu cristalin.

PMOS , dar nu CMOS este posibilă în electronică imprimate. [40]

Materiale organice [ edita ]

Electronica organice imprimate integrează cunoștințe și dezvoltări de imprimare, electronica, chimie și știința materialelor, în special din chimia organică și polimeri. Materialele organice diferă de la o parte electronică convenționale în ceea ce privește structura, funcționarea și funcționalitatea, [41] , care influențează dispozitivul și circuitul de proiectare și optimizare precum și metoda de fabricație. [42]

Descoperirea polimerilor conjugati [36] și dezvoltarea acestora în materiale solubile , cu condiția ca primele materiale de cerneală organice. Materiale din această clasă de polimeri divers posedă conducerea , semiconductoare , electroluminescente , fotovoltaice și alte proprietăți. Alți polimeri sunt utilizate în principal ca izolatori și dielectrici .

In cele mai multe materiale organice, de transport gaura este favorizată față de transportul de electroni. [43] Studiile recente indică faptul că aceasta este o caracteristică specifică de semiconductoare organice / dielectric interfețe, care joacă un rol major în OFETs. [44] Prin urmare, dispozitivele de tip p ar trebui să domine asupra dispozitivelor n-tip. Durabilitate (rezistenta la dispersie) și durata de viață este mai mică decât materialele convenționale. [40]

Semiconductorii organici includ conductiv polimeri poli (3,4-etilen dioxitiophene), dopat cu poli ( stiren   sulfonat ), ( PEDOT: PSS ) și poli ( anilină ) (PANI). Ambii polimeri sunt disponibili comercial în formulări diferite și au fost tipărite cu jet de cerneală, [45] Ecranul [21] și imprimarea offset [9] sau ecran, [21] flexo [10] și gravurii [13] de imprimare, respectiv.

Semiconductori de polimer sunt procesate utilizând imprimarea cu jet de cerneală, cum ar fi poli (thiopene) s cum ar fi poli (3-hexiltiofen) (P3HT) [46] și poli (9,9-dioctylfluorene co-bitiofen) (F8T2). [47] Această din urmă Materialul a fost de asemenea gravurii tipărite. [11] polimeri electroluminescenti diferite sunt folosite cu imprimarea cu jet de cerneală, [15] , precum și materiale active pentru fotovoltaică ( de exemplu , amestecuri de P3HT cu fullerene derivați), [48] , care , în parte , de asemenea , pot fi depuse utilizând imprimarea cu ecran ( de exemplu , amestecuri de poli (vinilen fenilen) , cu derivați de fullerene). [23]

Izolatoare și dielectricilor organice și anorganice imprimabile există, care pot fi prelucrate cu diferite metode de imprimare. [49]

Materiale anorganice [ edita ]

Electronica anorganice oferă straturi și interfețe pe care materialele organice si polimer nu poate furniza foarte ordonat.

Argint nanoparticule sunt folosite cu flexo, [8] compensate [50] și cu jet de cerneală. [51] aur particule sunt utilizate cu jet de cerneală. [52]

AC eiectroluminiscent (EL) display - uri multi-color poate acoperi mai multe zeci de metri pătrați, saufie încorporată în fețele de ceas și Instrumentul afișează. Acestea implică șase până la opt straturi anorganice imprimate, inclusiv o fosfor de cupru dopat, pe un substrat de film din plastic. [53]

Celulele CIGS pot fi imprimate direct pe molibden   acoperit   foi de sticlă .

Un imprimat Arseniură germaniu de celule solare galiu a demonstrat 40,7% eficiență de conversie, de opt ori mai mare ca cele mai bune celule organice, se apropie de cea mai bună performanță de siliciu cristalin. [53]

Substraturile [ edit ]

Electronice imprimate permite utilizarea unor substraturi flexibile, ceea ce reduce costurile de producție și permite fabricarea circuitelor mecanic flexibile. În timp ce cu jet de cerneală și imprimarea cu ecran amprenta în mod tipic substraturi rigide cum ar fi sticla si siliciu, metode de masă de imprimare aproape utilizarea exclusiv folie flexibilă și hârtie. Poli (etilen tereftalat) -foil (PET) este o alegere comună, datorită costului redus și stabilitate la temperatură ridicată moderat. Poli (etilen naftalat) - (PEN) și poli (imidă) -foil (PI) sunt performanțe mai mari, alternative de costuri mai mari. Hârtiei s costuri reduse și aplicații multiple din acesta un substrat atractiv face, cu toate acestea, rugozitatea de mare și de mare capacitate de absorbție face problematică pentru electronica. [50]

Alte criterii importante de substrat sunt asperități scăzute și higroscopicitatea adecvate, care pot fi reglate de pre-tratare prin utilizarea de acoperire sau de descărcare Corona . Spre deosebire de imprimare convenționale, de mare capacitate de absorbție este de obicei dezavantajoasă.

Aplicatii [ edit ]

Electronică imprimate sunt utilizate sau avute în vedere pentru:

Norvegian companie ThinFilm a demonstrat cu succes roll-to-roll imprimate de memorie organice în 2009. [54] [55] [56] [57]

Dezvoltarea standardelor și activităților [ edita ]

Standardele tehnice și inițiative sunt menite să rutiera faciliteze lanțului valoric de dezvoltare (pentru utilizarea în comun a specificațiilor produselor, caracterizare standarde etc.) Această strategie de dezvoltare a standardelor reflectă abordarea utilizată de electronica pe baza de siliciu , în ultimii 50 de ani. Inițiative includ:

a publicat trei standarde pentru produse electronice imprimate. Toate trei au fost publicate în cooperare cu ambalajele și circuite Asociația Japonia Electronice (JPCA):

  • IPC / JPCA-4921, Cerințe pentru imprimate Electronics Materiale de bază

  • IPC / JPCA-4591, Cerințe pentru imprimate Electronics funcționale fabricate din materiale conductive

  • IPC / JPCA-2291, orientare Proiectare pentru imprimate Electronice

Aceste standarde, iar altele în dezvoltare, fac parte din Initiativa Tiparituri Electronics a IPC.


Acasă | despre noi | Produse | Stiri | Expozitie | Contactati-ne | Feedback-ul | Telefon mobil | XML | Main filme

TEL: +86-757-8128-5193  E-mail: chinananomaterials@aliyun.com

Nanhai Guangdong ETEB Technology Co, Ltd